Процессор — устройство, которое обеспечивает преобразование информации, управление другими устройствами компьютера. Важной характеристикой процессора является его производительность — количество элементарных операций, выполняемых за одну секунду. Производительность и определяет быстродействие компьютера. Производительность процессора напрямую зависит от тактовой частоты и разрядности.
Тактовая частота — это число тактов работы процессора в секунду. Такт — промежуток времени, в течение которого выполняется одна элементарная операция, например сложение двух чисел. Компьютер выполняет до миллиарда таких операций в секунду. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (МГц) — миллион тактов в секунду. Однако последние модели процессоров достигают частоты гигагерц (миллиард герц) и более.
Разрядность процессора — размер минимальной порции информации, которую процессор может получить или отправить за один такт. Эта порция информации представлена набором двоичных разрядов (бит). Мощный процессор может иметь одновременный доступ к 64 битам.
Все основные блоки персонального компьютера присоединены к системной шине (другое название — шина данных). Основным назначением системной шины является обеспечение взаимодействия между процессором и остальными электронными компонентами компьютера. По этой шине осуществляется передача данных, адресов памяти и управляющей информации. В качестве характеристик шины можно выделить два параметра:
• Разрядность — количество бит информации, передаваемых одно-временно от одного устройства к другому. В последних моделях ПК разрядность достигает 128 бит.
• Производительность — объем информации, который можно передать по шине за одну секунду.
Каждая ячейка оперативной памяти или другое устройство имеет уникальный адрес. Адрес передается по шине адреса. Сигналы передаются по ней только в направлении от процессора к другим устройствам. Разрядность шины адреса определяет адресное пространство процессора — количество ячеек оперативной памяти, которые могут иметь уникальные адреса. В современных персональных компьютерах разрядность адресной шины может достигать 32 бит. Адресное пространство при этом достигает 4 294 967 296 ячеек.
Память компьютера — это совокупность устройств для хранения информации. Вся компьютерная память поделена на внешнюю и внутреннюю. Внутренняя память является быстродействующей, но имеет ограниченный объем. Работа с внешней памятью требует больше времени, но она позволяет хранить неограниченное количество информации.
Внутренняя память делится на оперативную, постоянную и кэш-память.
Память можно представить состоящей из ячеек, в каждой из которых хранится порция информации. Каждая ячейка имеет уникальный адрес — номер ячейки в памяти. Чтобы прочитать информацию из ячейки или поместить ее туда, нужно указать адрес ячейки. При считывании информации ее копия передается в другое устройство, где над ней производятся различные операции — вычисления, создание текста, и др. Оригинал считанной информации остается в ячейке до тех пор, пока на ее место не будет записана другая. При сохранении информации вся предыдущая стирается.
Память характеризуется двумя параметрами — быстродействием и емкостью.
Быстродействие (время доступа) памяти — время, необходимое для чтения или записи минимальной порции информации. Быстродействие изменяется в миллисекундах (1 млсек = 10-3сек), микросекундах (1 мксек = 10-6сек), наносекундах (1 нсек = 10-9сек).
Объем (емкость) памяти — максимальное количество хранимой в нем информации. Измеряется в килобайтах (1Кбайт = 2ю байт), мегабайты (1Мбайт = 2100 байт), гигабайтах (1Гбайт = 21000бaйт).
Постоянная память (устройство для долговременного хранения программ и данных) делится на две части — BIOS и CMOS.
BIOS (BasicInput-OutputSystem) — основная система ввода-вывода. В ней содержатся программы, необходимые для тестирования основных устройств компьютера и для начальной загрузки операционной системы. Эти программы «зашиты» производителем, и пользователь изменить их не может. Эта часть постоянной памяти является энергонезависимой — при выключении компьютера информация в ней сохраняется.
CMOS — содержит информацию о настройках компьютера (дата, пароли и пр.). Информация в CMOS может быть изменена пользователем. CMOS является энергозависимым устройством с питанием от аккумулятора. Подзарядка аккумулятора производится во время работы компьютера. Если вынуть аккумулятор и включить компьютер, то информация утратится.
Оперативная память — в ней хранится информация, которая используется в данный момент, то есть все открытые программы. При выключении питания вся информация из оперативной памяти стирается. Оперативная память характеризуется высоким быстродействием, но сравнительно малой емкостью. Ее объем выражается числом, являющимся степенью 2 и составляет от 16Мбайт до 1Гбайта.
Кэш-память (cache — склад) — является промежуточным запоминающим устройством, как бы буфером. Кэш-память используется для обмена данными между процессором и оперативной памятью, а также между оперативной и внешней памятью. Использование кэш-памяти сокращает число обращений к жесткому диску.
Кэш-память делится на два типа: внутренняя — размещается внутри процессора, и внешняя — установлена на материнской плате.